МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Харківськийнаціональний університет імені В. Н. Каразіна
Фізико-технічнийфакультет
ВИПУСКНАРОБОТА БАКАЛАВРА ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ
Спрямованакристалізація системи Mo-Zr-C
Харків 2010
АНОТАЦІЯ
Вивченакінетика формування високодисперсних жароміцних структур в молібденовихсплавах з карбідних фазами, що утворюються в процесі спрямованоїкристалізації. Показано вплив високого статичного градієнта наформування регулярної просторово-впорядкованої структури природногомікрокомпозіта. Обговорюється вплив цих процесів наексплуатаційні характеристики жароміцних матеріалів.
молібден сплав кристалізація
Анотація
Вівченокінетіку Формування високо дісперсійніх жароміцніх структур у молібденовіхсплавах з карбіднімі фазами, створенного у процесі направленої крісталізації.Показано Вплив високого статичного градієнту на Формування регулярноїПростір-упорядкованої структури природного мікро композиту. Обговорюється Вплив ціх процесів наексплуатаційні характеристики жароміцніх матеріалів.
ABSTRACT
It is studied formations heat resisting structures in refractory alloyswith carbon the phases, formed in the course of the directed crystallisation.Influence of a high static gradient on formation of the regularspatially-ordered structure of a natural microcomposite is shown. Influence of
these processes onoperational characteristics of heat resisting materials is discussed.
1. ВСТУП
Підвищенняжароміцності сплавів на основі тугоплавких металів, отримане в останніроки, практично повністю пов'язано з використанням зміцнення в результатівведення дисперсних фаз впровадження (карбідів, нітридів та оксидів металів IVA іVA груп) у кількості, що визначається технологічністю і ефективністюодержуваних гетерофазних структур. Відмінною особливістю таких сплавівє висока термодинамічна стійкість фаз впровадження, температуриплавлення яких набагато перевищують температури плавлення металевогокомпонента. Добавки в молібден металів IVA групи утворюють в таких сплавахкарбіди міс, що грають роль упрочнителей.
Підвищенняексплуатаційних характеристик виробів із жароміцних сплавів, обумовлене їхструктурою, необхідно для елементів конструкцій ядерних реакторів, аерокосмічноїтехніки, високотемпературного штампового обладнання і зносостійких покриттів.
Середтугоплавких металів і сплавів на їх основі найбільше застосування маємолібден. Міцнісні характеристики молібденових сплавів забезпечуютьможливість їх застосування для різних виробів (листових конструкцій,накладок, термодатчиків, пристроїв і т. п.) [3,4]. Ці варіанти використаннямолібденових сплавів передбачають, в першу чергу, досить гарнуздатність до механічної обробки і підвищений рівень жароміцності.
Длязбільшення жароміцних характеристик молібденових сплавів досить ефективнийпринцип створення гетерофазной структури металу шляхом спільного легуваннядостатньо великою кількістю вуглецю і карбидообразующие елементами (Zr,Hf, Ti) [2,6,8].
Мікроструктурасплавів визначає їх фізичні властивості, однак кінетика формуванняоптимальної структури злитка утвориться в різних умовах термічноїобробки вивчена недостатньо.
Одним зосновних напрямків у розробці високопластичних і технологічних сплавів наоснові молібдену є максимальна очищення молібдену від домішок впровадженняпри одночасному легуванні елементами-упрочнителями твердого розчину.
Виключнеморфологічна різноманітність карбідних евтектики - важливою структурноюскладовою більшості жароміцних матеріалів, покриттів на їх основі, їхскладна архітектоніка, послужила причиною виникнення багатьох, частосуперечливих схем виникнення в них регулярних структур [1,9]. Умовикомпозитної технології з особливою настійністю вимагають розв'язання задач про формахсполученого зростання фаз. До теперішнього часу не отримано надійнихекспериментальних даних, які демонструють мікрокартіну такої кристалізації,при якій друга фаза евтектики у вигляді сфероїд або інших компактних частоквиникає в результаті множинного повторення актів зародження на фронті абоперед фронтом кристалізації матричної фази. Теоретично це цілком з'ясовноз урахуванням того факту, що будь-яка тонко диференційована, тобто типовоевтектична структура, має регулярне чи нерегулярне будова,виникає в ході росту бікрісталліческіх евтектичних колоній [10]. Притемпературах вище 1800 ... 2000 К тугоплавкі карбіди стабільніше оксидів інітридів, обумовлюють ефективність карбідного високотемпературногозміцнення. Важливим фактором, що визначає властивості високоміцних матеріалів наряду з будовою, є об'ємна частка зміцнюючих фаз, яка в системахметал-фаза впровадження зростає в послідовності: оксиди, нітриди,карбіди, бориди.
Сплави на основітугоплавких металів використовуються в якості високотемпературнихконструкційних матеріалів, однак через неоднорідність розподілу фазовихскладових мікро-і макроморфологіі, температура експлуатації обмежена восновному до 0,7 Тпл зважаючи інтенсивно протікають дифузійних процесів.Тому зрозуміла актуальність проблеми створення високотемпературних матеріалівволодіють більш високою структурною стабільністю, ніж відомі традиційнісплави.
2. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
Перші спробивикористання молібдену в металургії сталі відносяться до кінця минулогосторіччя. Промислове виробництво молібдену почалося в 1909-1910 рр.., Колибули виявлені особливі властивості гарматних і броньових сталей, легованих цимметалом, а також була розроблена технологія одержання компактних тугоплавкихметалів методом порошкової металургії.
2.1Фізичні і механічні властивості молібдену і його сплавів
Молібден, як і вольфрам,в періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва розташований у VI групі, але в 5-му періоді. Найбільшхарактерно для нього шестивалентний стан, хоча відомі сполуки, вяких молібден має інші валентності. Його порядковий номер 42; атомнамаса 95,95; щільність при кімнатній температурі 10200 кг/м3. Молібденвідноситься до тугоплавким металів, є перехідним елементом. Він плавитьсяпри 2620 В± 10 В° С і кипить приблизно при 4800 В° С. Молібден та його сплави відрізняютьсятакож високим модулем пружності, малим температурним коефіцієнтом розширення,хорошою термостійкістю, малим перетином захвату теплових нейтронів.Електропровідність молібдену нижче, ніж у міді, але вище, ніж у заліза. Замеханічної міцності він трохи поступається вольфраму, але легше піддаєтьсяобробці тиском. Великий інтерес авіаційної, космічної та атомної технікидо молібдену і його сплавів пояснюється вдалим поєднанням фізико-хімічних тамеханічних властивостей: гарна жароміцність, високий модуль пружності, малийкоефіцієнт теплового розширення, задовільна термостійкість, хорошаелектропровідність при майже вдвічі меншої щільності в порівнянні з вольфрамом.Молібден більш технологічний, ніж W іСг. Можливість використання сплавів Мо в більшій мірі визначається йогонизькотемпературної пластичністю і оброблюваністю.
При вмісті домішоказоту, водню, кисню <0,0001% і 0,0012% вуглецю післяелектронно-променевої зонної очистки температура холодноламкості дорівнює - 270 В° С.Негативний вплив кисню можна істотно знизити введенням активних докисню елементів (С, В, Al, Ce, Ti, Zr та РЗМ), якіє раскисляют присадками, що зв'язують кисень в тугоплавкі оксиди.У присутності РЗМ змінюється розчинність кисню в Мо, утворюються летючіоксиди, що видаляються з рідкої ванни. З вуглецем Мо утворює карбіди Мо2С й мос,концентрація карбідів по межах зерен сприяє у великій мірі проявухладноломкости. Легування Re, Fe, Co, Ni, збільшуєрозчинність С в Мо, зменшуючи схильність до хладноломкости.
карбидообразующиеелементи, утворюючи дисперсні, термодинамічно стабільні карбіди (TiC, ZrC), знижують температуру холодноламкості і збільшуютьнизькотемпературну пластичність.
З воднем і азотом Моутворює нестійкі нітриди та гідриди.
Одночасне підвищ...
